V_(2)AlC粉体的形貌调控及其吸波性能研究

V_(2)AlC粉体的形貌对其微波吸收性能有显著影响.然而,制备合成具有特殊形貌的高纯MAX相粉体仍然面临许多挑战.基于此,本文选取碳微球、碳纤维和玉米淀粉作为碳源材料,在高温混合熔盐中制得了具有微米球状、微米棒状和枝杈状的三种高纯V_(2)AlC.测试结果表明枝杈状V_(2)AlC有利于导电网络的形成,结合晶界诱发界面极化和各项异性导电性引起的偶极极化,使该类MAX相具有优异的微波吸收性能.当其厚度为2.42 mm时,最低反射损耗值为-42.91 dB,调整厚度至1.44 mm时,有效吸收宽度可达4.12 GHz.

V_(2)AlC MAX相涂层的宽温域摩擦学性能研究

MAX相涂层是一类兼具陶瓷和金属性能的层状结构材料,具有优异的抗氧化和抗腐蚀性能,同时M位元素丰富,在宽温域摩擦过程中生成具有润滑作用的M基氧化物,受到广泛关注.本文中选择可生成V基Magnéli润滑相的V_(2)AlC体系,采用电弧复合磁控溅射技术结合后续热处理制备高纯V_(2)AlC MAX相涂层,并系统研究该涂层在室温~700℃宽温域下的摩擦磨损机理.研究发现,涂层在300和500℃时摩擦形式主要以黏着磨损和磨粒磨损为主.当环境温度高于600℃时,V的外扩散和氧化导致涂层表面生成层状V_(2)O_(5)润滑相,在600℃时形成连续的润滑膜,从而使V_(2)AlC涂层具有最佳的摩擦学性能.同时,保留的V_(2)AlC主相在摩擦过程中起承载作用,降低涂层的磨损率.

用于过氧单硫酸盐活化的超耐用氟化V_(2)AlC

四环素是兽药中应用最广泛的抗生素之一,残留的四环素会对环境和人类造成潜在危害.目前主要采用物理和化学工艺去除四环素.物理工艺包括吸附和膜分离技术,不会破坏四环素的结构.化学过程是通过活性氧破坏四环素的结构,如芬顿反应和光催化技术.然而,上述过程均存在一些不足.最近,基于过氧一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术在水处理方面表现优异,引起了人们的广泛关注.PMS具有稳定、环保、易于运输和无毒等优点,与羟基自由基相比,PMS活化产生的硫酸根自由基具有更高的氧化还原电位和更长的半衰期.PMS可以通过多种方式活化,如过渡金属活化、碳材料活化、紫外线照射、热、超声波和微波活化过程.其中,过渡金属的活化因活化能力较强而备受关注.钒基催化剂被认为最有希望替代钴基催化剂,用于活化PMS以降解有机污染物的材料.然而,即使钒的含量远低于钴,传统的钒物种也很容易泄漏出影响环境的金属离子.本文采用氟化后的钒铝碳(F-V_(2)AlC)活化PMS,表现出较好的罗丹明和抗生素降解能力.F-V_(2)AlC/PMS系统在15 min内对罗丹明和抗生素的去除率分别达到97.7%和78.0%.并且,F-V_(2)AlC在PMS活化方面表现出比V_(2)O_(3)更高的活性和更好的可重复使用性.与V_(2)O_(3)的活性快速丧失和高浓度离子泄漏相比,F-V_(2)AlC表现出几乎恒定的活性和极低的离子泄漏.催化剂的活化能力在六次循环后几乎没有减弱.活性氧清除实验和电子自旋共振研究表明,主要的活性氧为单线态氧,这是由于二维限制效应导致的.抗生素降解过程中吸光度的测试结果表明,F-V_(2)AlC/PMS体系中275 nm处的吸收峰出现不同的蓝移,因此采用液相色谱-质谱(LC-MS)检测降解中间产物,并推测可能的降解路径.催化剂对四环素降解的实验结果表明,氟的引入改变了抗生素在催化剂上的吸附方式,进而改变了降解路径.分解产物的环境影响实验结果表明,降解中间体的毒性大大降低.综上,这种超耐用的催化剂材料为PMS高级氧化技术的实际应用提供了基础.

V_(2)AlC的制备及其吸波性能

采用固相法制备V_(2)AlC陶瓷粉体,研究了V_(2)AlC的结构、介电、吸波及电磁屏蔽性能.研究结果表明,调控原料摩尔比可获得纯相V_(2)AlC,SEM结果显示其具有MAX相典型的层状结构.V_(2)AlC具有较强的极化和电导损耗能力,介电常数和介电损耗随V_(2)AlC含量增大而增大.当V_(2)AlC质量分数为65 wt%、厚度2.4 mm时,RC在频率9.4 GHz处达到最小值-55 dB,在X波段有效吸收带宽为3.0 GHz.进一步增大V_(2)AlC质量分数到80 wt%,SET达到27.4 dB,其中SEA从3.2 dB增加到19.1 dB,而SER仅从6.1 dB增加到8.3 dB,电磁屏蔽机制以吸收为主.